Temario Sistemas Distribuidos

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Sistemas Distribuidos

Bloque I

Introducción a los Sistemas Distribuidos:

caracterización y arquitecturas.

Tema 1.1:

Introducción a los Sistemas Distribuidos

Nicolás Rodríguez nicolas.rodriguez@u

rjc .es

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Índice

¿Qué es un Sistema distribuido?

Características Ventajas

Desafíos

Arquitecturas Comunicación

Tolerancia a fallos, recuperación y seguridad

Aplicaciones actuales

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¿Qué es un Sistema Distribuido?

• Definición básica: Conjunto de computadoras independientes que se presentan al usuario

como una única computadora coherente.

• Objetivo principal: Conectar recursos y usuarios de manera transparente.

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Características

• Concurrencia

• Varios procesos pueden correr simultáneamente en diferentes nodos.

• Es necesario coordinar acciones y evitar conflictos.

• Escalabilidad

• Capacidad para crecer y gestionar un aumento en usuarios y tareas.

• Puede ser vertical (añadir más recursos a un nodo) o horizontal (añadir más nodos).

• Fallos independientes

• Un fallo en un nodo no debería causar la caída del sistema completo.

• La detección y recuperación son esenciales.

• Heterogeneidad

• Diversidad de hardware, sistemas operativos, redes y aplicaciones.

• El middleware ayuda a unificar esta diversidad.

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Ventajas

• Compartir recursos

• Tolerancia a fallos y alta disponibilidad

• Escalabilidad

• Flexibilidad y adaptabilidad

• Reducción de costes y aumento de rendimiento

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Desafíos

• Coordinación y comunicación entre nodos

• Gestión de fallos y recuperación

• Seguridad y privacidad

• Consistencia y replicación

• Diseño y desarrollo

Fuente: https://en.wikipedia.org/wiki/CAP_theorem

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Arquitecturas • Modelo Cliente-Servidor

Un servidor provee recursos o servicios, y los clientes consumen esos servicios.

Variantes:

Grueso delgado (Dependiendo de dónde resida la lógica de la aplicación).

P2P (Cada nodo puede ser tanto cliente como servidor).

Arquitectura en Capas

Capas separan las responsabilidades y simplifican la gestión y el desarrollo.

OSI Model con sus 7 capas desde física hasta aplicación.

Fuente: https://geeks.ms/jkpelaez/2009/05/30/arquitectura-basada-en-capas/ 7

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Arquitecturas

Arquitectura Basada en Objetos

Objetos distribuidos: Entidades que encapsulan

datos y métodos y pueden ser invocados remotamente.

• CORBA (Arquitectura de Objetos de Broker Común) es un estándar que permite la comunicación entre objetos en diferentes sistemas.

• Java RMI: Permite a un objeto invocar métodos de otro objeto en una máquina distinta.

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Comunicación • Protocolos y Mensajes:

• HTTP, FTP, SMTP son ejemplos de protocolos.

• Un protocolo define las reglas para el intercambio de mensajes.

• Invocación Remota:

• RPC (Remote Procedure Call): Permite que programas llamen a procedimientos en otra

máquina.

• RMI (Remote Method Invocation): Similar al RPC pero orientado a objetos.

• Middleware: Software que proporciona servicios para ayudar a las aplicaciones

distribuidas a comunicarse y gestionar datos.

• Ejemplo: Message Queue (cola de mensajes) para la comunicación asíncrona entre aplicaciones.

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Tolerancia a fallos, recuperación y seguridad

• Tipos de fallos:

• Fallo de nodo, fallo de comunicación, fallo de software, etc.

• Técnicas de recuperación:

• Check-pointing: Guardar el estado de una aplicación en un punto específico.

• Logging: Registrar las operaciones para poder

"reproducirlas" en caso de fallo.

Técnicas de cifrado:

Simétrico (mismo cifrado y descifrado de clave) y Asimétrico (clave pública y privada).

Certificados:

Proporcionados por una Autoridad de Certificación, garantizan la identidad de un nodo.

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Aplicaciones actuales – Cloud Computing

• Definición: Entrega de servicios informáticos a través de Internet.

• Tipos: IaaS, PaaS, SaaS.

• Proveedores líderes: Amazon Web Services (AWS), Google Cloud Platform (GCP), Microsoft Azure.

• Aplicaciones: Almacenamiento en la nube,

bases de datos en la nube, Inteligencia Artificial, Machine Learning.

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Aplicaciones actuales – BBDD

• Definición: Sistemas que almacenan datos en múltiples ubicaciones, pero son tratados como una única entidad.

• Ventajas: Tolerancia a fallos, alta disponibilidad, escalabilidad.

• Ejemplos: Cassandra, MongoDB, CockroachDB.

• Aplicaciones: Comercio electrónico, servicios financieros, plataformas sociales.

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Aplicaciones actuales – Blockchain

• Definición: Registro distribuido y cifrado de transacciones.

• Características: Transparente, inmutable, seguro.

• Ejemplos: Bitcoin, Ethereum.

• Aplicaciones: Monedas digitales, contratos inteligentes, registros de tierras.

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Aplicaciones actuales – Sistemas de archivos

• Definición: Almacenamiento de datos que

permite el acceso concurrente desde múltiples nodos.

• Ventajas: Tolerancia a fallos, escalabilidad, eficiencia.

• Ejemplos: Hadoop Distributed FileSystem (HDFS), Google File System (GFS).

• Aplicaciones: Análisis de big data,

almacenamiento de backup, streaming de contenidos.

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Aplicaciones actuales – Otras

• IoT (Internet de las cosas): Dispositivos

conectados que recopilan y comparten datos.

• Microservicios: Aplicaciones descompuestas en servicios más pequeños e independientes.

• Computación Edge: Procesamiento de datos cerca de la fuente de datos, como dispositivos IoT.

• Redes Sociales: Servicios como Facebook y Twitter que operan en plataformas distribuidas globales.

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